[发明专利]一种优化导电剂和粘结剂比例表征SEI膜阻抗的方法

说明书

本发明公开一种优化导电剂和粘结剂比例表征SEI膜阻抗的方法，涉及锂离子电池检测表征技术领域，是基于传统配方比例的电池阻抗测试只能得到SEI膜阻抗及电子电导阻抗重叠的高频区半圆，与电荷转移过程有关的低频区半圆以及与固相扩散有关的极低频区斜线的问题提出的。本发明将导电剂和粘结剂的比例进行优化，具体为需要增加电极中导电剂和粘结剂的含量，制备了可以将与SEI膜阻抗相关的半圆及与锂离子脱嵌过程相关的电子电导阻抗的半圆的区分开的电池，解决了传统配方比例的电池阻抗测试只能得到SEI膜阻抗及电子电导阻抗重叠的高频区半圆，与电荷转移过程有关的低频区半圆以及与固相扩散有关的极低频区斜线的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池检测表征技术领域，更具体地说，关于一种优化导电剂和粘结剂比例表征SEI膜阻抗的方法。

背景技术

锂离子电池因其长循环寿命、高能量密度、绿色能源无污染等特点广泛应用于储能、动力汽车、船舶等领域。然而，电池在长时间循环和工作后其容量会有所下降，这主要与电池在长时间循环过程中增大的极化有关。因此，需要研究影响锂离子电池极化增大的原因，以便能够避免或减小电池极化的出现。要实现对电池极化的研究，必须发展和应用各种研究手段，电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)是研究电池极化最有力的工具之一，因此被广泛应用于研究锂离子电极活性材料中的脱嵌过程。

目前关于电池在化成过程中阻抗研究较多，如专利CN109461980A公开了一种表征SEI膜成膜过程的阻抗监测方法，通过对电池阻抗的测试，展示石墨/负极的首次阴极极化过程中阻抗测试的踩点方法，同时硅碳负极也会形成SEI膜，其也会有相同的阻抗变化；可以深入了解SEI膜在成膜过程中的阻抗变化，用于揭示SEI膜的形成机制。但是大多情况下EIS阻抗谱中仅能出现与SEI膜阻抗相关的高频区半圆，与电荷转移过程相关的中频区半圆以及与固相扩散有关的极低频区的斜线，且反映SEI膜阻抗的半圆可能会与电极活性材料在锂离子脱嵌过程中电子电导阻抗相关的半圆重叠，因此想要了解SEI膜阻抗在化成或充放电过程中的变化就需要将反映SEI膜阻抗的半圆与反映电子电导阻抗的半圆分开，那么就需要对极片的制备过程进行改进。因此，本发明提出一种简单、有效评价锂电池阻抗的方法，具有很强的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于解决传统配方比例的电池阻抗测试只能得到SEI膜阻抗及电子电导阻抗重叠的高频区半圆，与电荷转移过程有关的低频区半圆以及与固相扩散有关的极低频区斜线的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种优化导电剂和粘结剂比例表征SEI膜阻抗的方法，包括以下步骤：

(1)将负极石墨、粘结剂、导电剂按比例混合后，再依次经过合浆、涂布、烘烤和辊压工艺处理后得到100％SOC负极极片，其中，负极石墨的重量百分比为80-87.5％，粘结剂的重量百分比为2.5-10.5％，导电剂的重量百分比为2-10％，并保证三者之和为100％；

(2)在有露点控制的干燥房中，将步骤(1)中得到的100％SOC负极极片与100μm厚的锂铜复合带分别进行裁切，然后将裁切好的100％SOC负极极片、锂铜复合带与电解液组装成单层软包半电池；

(3)将步骤(2)中组装好的单层软包半电池采用0.01-0.05C的倍率在测试柜上进行满放测试，放电至0.005V，得到满放态的半电池；

(4)将步骤(3)中得到的满放态的半电池在手套箱中进行拆解，取出100％SOC嵌锂态负极片，并将该负极片在碳酸二甲酯中进行清洗，随后在真空烘箱中进行干燥；